Disciplina: Fisiologia Vegetal

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1 Universidade Federal Rural da Amazônia Instituto de Ciências Agrárias (ICA) Disciplina: Fisiologia Vegetal FISIOLOGIA DA SEMENTE Professor: Dr. Roberto Cezar Lobo da Costa Belém Pará 2012

2 GERMINAÇÃO Fonte: Biologia-Plantas, Laurence, J., 2002

3 Sumário Introdução Objetivos Origem, Constituição e Desenvolvimento da Semente Processo de Germinação Conclusão Literaturas Consultadas

4 Introdução Conceitos de germinação Amplo: Conjunto de processos associados à fase inicial do desenvolvimento de uma estrutura reprodutiva (semente, esporo ou gema) Tradicional: Crescimento do embrião particularmente do eixo radicular em sementes maduras de espermatófitas.

5 Objetivos Conhecer a origem, a constituição e as etapas do desenvolvimento das sementes, bem como as alterações morfológicas, fisiológicas e bioquímicas envolvidas durante o processo de germinação.

6 Revisão de Botânica Fonte: Conceitos de Biologia - Amabis & Martho, 2001

7 Qual é a origem da semente? É o resultado do desenvolvimento de um óvulo fertilizado Constituição da semente Embrião: originado a partir do zigoto diplóide pela fusão de um núcleo gamético com a oosfera. Endosperma: triplóide originado pela fusão dos núcleos polares com o segundo núcleo gamético; Tegumento ou testa: originado dos integumentos que envolvem o óvulo. (origem materna) Fonte: Conceitos de Biologia - Amabis & Martho, 2002

8 GIMNOSPERMAS Fonte: Conceitos de Biologia - Amabis & Martho, 2002

9 ANGIOSPERMAS Fonte: Conceitos de Biologia - Amabis & Martho, 2002

10 Componentes da semente

11 Desenvolvimento da semente Consiste em três etapas: Histodiferenciação ou Embriogênese Maturação Dessecação

12 Histodiferenciação ou Embriogênese Divisões celulares intensas Diferenciação celular Formação dos tecidos originar embrião e endosperma O DNA e a Divisão mitótica cessam suas atividades início da etapa de maturação Fonte: Conceitos de Biologia - Amabis & Martho, 2002

13 Maturação Expansão Celular Alocação de substâncias (proteínas,lipídios e carboidratos) para os tecidos de reserva, sejam os cotilédones ou endosperma. Crescimento do embrião por meio do alongamento celular, resultante da captação de água e acúmulo de reservas Maior acúmulo de matéria seca nos tecidos da semente representa o ponto de maturidade fisiológica

14 Dessecação Acentuado aumento na taxa de desidratação e ruptura de suas conexões tróficas com a planta O metabolismo cai acentuadamente, podendo entretanto persistir no embrião. Ao final da dessecação, a semente atinge o estágio ótimo para colheita e o beneficiamento,bem como para dispersão.

15 Fonte: Fisiologia Vegetal - Kerbauy,G. B., 2001

16 Ao final do período de desenvolvimento, as sementes podem ser: Semente quiescente: possui aptidão para germinar sob condições favoráveis do meio ambiente; Semente dormência primária: necessita de estímulos ambientais específicos para iniciar o processo de germinação; Viviparidade ou Germinação precoce Ocorre quando não há restrição da germinação, permitindo o crescimento do embrião com a semente ainda ligada a planta - mãe

17 Desidratação e Tolerância à Dessecação 90% da água encontrada nos tecidos foi reduzida A troca energética é quase imperceptível Desenvolvimento da semente e Germinação Via Anabólica Via Catabólica Desenvolvimento Germinação A dessecação para a semente é importante, pois adquire capacidade para suportar níveis baixos de água favorecendo a germinação; As sementes retiradas da planta-mãe que não atingiram seu ciclo de desenvolvimento germinam ao atingir a condição de tolerância à dessecação.

18 Proteínas LEA (Abundantes na embriogênese tardia) São hidrofílicas, termoestáveis podendo atuar como seqüestradores de íons;. Agentes de solvatação de membranas e outras proteínas, agindo como verdadeiros protetores dos componentes celulares devido os danos ocasionados pela ausência de água;. Produção de RNAm da LEA ocorre no início do período de dessecação reduzindo após início da embebição.

19 Sementes ortodoxas Genes LEA e hormônio ABA, tolerantes ao dessecamento. Sementes recalcitrantes Sensíveis ao dessecamento e possuem ABA; Não exibem a fase de dessecação rápida durante o desenvolvimento na planta-mãe, Apresentam um aumento contínuo da matéria seca.

20 Processo de Germinação Embebição Ativação do Metabolismo Crescimento do Eixo Embrionário

21 Embebição É a entrada de água no interior da semente Processo físico Potencial Matricial (Ψm) Potencial Osmótico (Ψos) A ocorrência da embebição necessita que os tecidos que envolvem o embrião sejam permeáveis à água. Existem sementes com envoltórios impermeáveis, parcialmente permeáveis e totalmente permeáveis. Na disponibilidade de água, a embebição apresenta em muitos casos, uma curva trifásica: Fase I, Fase II e Fase III

22 Tempo de embebição durante a germinação

23 Fase I da Embebição Teor de água na semente aumenta rapidamente Alteração na permeabilidade das membranas devido mudanças do estado gel para o estado liquido cristalino. Mudanças de fase das membranas durante a dessecação e a embebição da semente. Fonte: Kerbauy G.B., 2004

24 Fase II ou Estacionária da Embebição Estabilização no conteúdo de água Ativação dos processos metabólicos necessários para o início do crescimento do embrião. A duração dessa fase e a quantidade de água na semente são dependentes do potencial de água no meio, da temperatura e da presença ou não de dormência Fase III da Embebição Marca o início do crescimento do eixo embrionário e a retomada da absorção de água.

25 Processo de Germinação Fonte: Fisiologia Vegetal - Kerbauy,G. B., 2001

26 Metabolismo Reativado pela embebição e por intermédio de substâncias e estruturas preservadas após a fase de dessecação Na fase I da embebição, ocorre ar reativação das enzimas mitocondriais do Ciclo de Krebs e fosforilção oxidativa, assim como a reconstituição dos cetoácidos ( KG e Piruvato). Na fase I, a respiração é mantida pela disponibilidade de açúcares como: sacarose, rafinose e estaquiose. A fase I, as reações são catalisadas por enzimas preservadas na semente e ativadas pela hidratação. A O esgotamento de substrato associado à substituição do sistema mitocondrial podem ser os responsável pela fase II ou fase estacionária.

27 Na fase III da embebição, ocorre a mobilização das principais substâncias de reserva amido, proteínas e lipídios devido o início do crescimento do embrião. Durante o metabolismo, pode-se detectar o aumento da atividade respiratória,em função do consumo do oxigênio por parte da semente. O consumo de oxigênio assemelha-se à entrada da água, exibindo um padrão trifásico. (1 fase de aumento rápido, 1estacionária e 1 aumento devido a protusão radicular) Pode existir uma 4 fase relacionada a plântulas mantidas no escuro, que teve a respiração reduzida devido a exaustão de reservas cotiledonares A curva do ATP também é trifásica.

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29 GERMINAÇÃO DAS SEMENTES EMBEBIÇÃO MUDANÇAS FISIOLÓGICAS ATIVAÇÃO DE LIPASES (Hidrolisar óleos) Ex. Triglicerídeos. TRIGLICERÍDEOS Lipases (ciclo glioxalato) AÇÚCARES β OXIDAÇÕES (Ciclo de Krebs) ATP

30 Extensão Radicular Existem três hipóteses elaboradas para explicar o início do crescimento da radícula: Redução no Ψos das células, devido ao acúmulo de solutos, possivelmente por hidrólise de polímeros. Aumento da extensibilidade das paredes celulares, por intermédio do rompimento e reconstituição das ligações entre moléculas de xiloglucano e microfibrilas de celulose. Enfraquecimento por ação enzimática, dos tecidos que recobrem o ápice radicular

31 Controle Hormonal da Germinação Durante a germinação os hormônios atuam na comunicação do eixo embrionário e os tecidos de reserva. Os Principais hormônios que controlam a germinação são: Ácido Abscísico (ABA) Giberelinas (Ácido Giberélico AG) Etileno O ABA e as AGs atuam de modo inverso no controle da síntese de enzimas envolvidas na degradação das paredes celulares do endosperma

32 O ABA inibe o processo germinativo, enquanto que as AGs e o Etileno promovem a germinação. O ABA restringe a disponibilidade de metabólicos e energia para o desenvolvimento do embrião e impede a reorganização da estrutura das paredes celulares. As AGs e o Etileno estimulam a síntese de enzimas relacionadas à degradação do endosperma, dentre elas a endo β mananase. Outros hormônios que atuam no controle da germinação são: Citocininas e Brassinosteróides estimulam a germinação, enquanto o Ácido Jasmônico inibe.

33 Controle hormonal da Germinação Fonte: Conceitos de Biologia, Amabis & Martho, 2001

34 Germinação no Açaizeiro (Euterpe oleracea) eófilo base do caulículo 50 haustório 1 cm endosperma Plântula de açaizeiro com cinqüenta dias após a semeadura, mostrando as principais estruturas e regiões onde foram realizados cortes transversais (haustório, endosperma, base do caulículo e eófilo). (Neto, M.A.M., 2005)

35 Células do endosperma da semente do Açaizeiro e as Reservas de Manana Microscopia mostrando a seção transversal do endosperma da semente de açaizeiro, mostrando células com diferentes formas, paredes espessadas e muitas pontoações. (Neto, M.A., 2005)

36 A Testa Ruminada da semente do açaizeiro tem a função de transporte? h t A e B t e h Seção transversal do endosperma da semente de açaizeiro de plântula após 50 dias da semeadura. (A) Regiões do endosperma (e) parcialmente degradadas, envolvidas por projeções da testa (t) e pequena porção do haustório (h). (B) Detalhe do tecido vascular do haustório, formado nas proximidades das projeções do endosperma (setas). (Neto,M.A., 2005)

37 Conclusão Concluímos que o processo de germinação é altamente complexo, pois o metabolismo no interior da semente se processa em várias reações físico-químicas que sofrem influência de controles hormonais.

38 Literaturas Consultadas AMABIS & MARTHO.; Conceitos de Biologia Classificação, Estrutura e Função dos Seres Vivos Volume 2 Editora: Moderna/SP, AMABIS & MARTHO.; Biologia dos Organismos Classificação, Estrutura e Função dos Seres Vivos Volume 2 Editora: Moderna/SP, (atualizado) LAURENCE, J.; Biologia Plantas módulo 6 Editora Nova Geração / São Paulo, KERBAUY, G.B.; Fisiologia Vegetal Editora Guanabara Koogan / Rio de Janeiro,2004. NETO, Marco Antônio Menezes. Caracterização anatômica e degradação de reservas em sementes e plântulas de açaizeiro (Euterpe oleracea Mart.) durante a anaerobiose p. Tese (Doutorado em Fisiologia Vegetal) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG.

39 OBRIGADO!!!